软土地层中上跨双线成型盾构隧道超宽深基坑施工技术

软土地层中上跨双线成型盾构隧道超宽深基坑施工技术

杨捷睿, 汪贵金,范士韬

上海同是科技股份有限公司     266000

摘要：本文以实际工程为例分析，探讨了软土地层中上跨双线成型盾构隧道超宽深基坑施工技术，以供参考。

关键词：MJS；长短灌注桩；上跨双线盾构区间隧道；超宽深基坑

前言：近年来，各城市地铁持续建设，城市地下空间开发利用规模不断扩大，施工中地下结构之间上跨和下穿的情况日益增多。其中深基坑上跨盾构隧道区间时，进行深基坑开挖，开挖过程中卸载，会导致区间隧道上浮，施工风险极高。该类深基坑施工前，通常需加固盾构隧道上方土体。

1工程概况

1.1工程简介

十字门隧道南岸明挖段与珠机城轨在南岸荣粤路与汇通五路路口正交，上跨目前已铺轨未通车的珠机城轨盾构隧道左、右线，见图1。珠机城轨采用盾构形式，埋深约为18.2m，内、外径分别为7.7m、8.5m。上跨段长度为40m，结构底距珠机城际净距7.83～8.89m。采用明挖施工，基坑尺寸为40.52m×38.59m，开挖深度约8.38～10.3m。基坑明挖卸土比例0.45～0.59。

1.2地质情况

据勘察资料，自上而下依次为1-1素填土、1-2冲填土、2-1淤泥、2-2粗砂、2-3粉质黏土、2-4淤泥质土及2-5砾砂层、3砂质黏性土、4-1全风化花岗岩、4-2强风化花岗岩、4-3中风化花岗岩。

明挖段开挖范围主要为1-1素填土、1-2冲填土、2-1淤泥，珠机城轨隧道洞身范围为2-1淤泥、2-3粉质黏土、2-4淤泥质土。

2施工方案

2.1围护结构施工

基坑围护结构采用ϕ1000@1200的钻孔灌注桩，受珠机城轨盾构隧道影响，钻孔灌注桩采取长短桩的形式。其中珠机城轨两侧桩长31.5m，珠机城轨上方桩底至珠机城轨以上1.5m，桩长为15m。考虑到本基坑宽度较宽，上跨珠机城轨隧道左、右线，在基坑中间设置一排ϕ1000@1200的钻孔灌注桩将基坑一分为二，分为一、二期实施，减小开挖中隧道的变形。

2.2MJS加固

2.2.1加固概况

1）受隧道影响，加固垂直于珠机城轨隧道基坑外侧土体，该处围护结构钻孔灌注桩施工深度仅能施工至隧道顶以上1m，插入比约为1.6，嵌固深度不足。故施工三排ϕ1800@1500MJS桩对外侧土体进行加固，深度至隧道顶以上1m，兼作槽壁加固。

2）加固平行于珠机城轨隧道基坑外侧因施工范围存在较厚填土、淤泥，施工时易变形、坍塌，可能造成周边管线破坏，故施工一排ϕ1800@1500MJS桩对外侧土体加固，深度至围护桩底。

3）对基坑内土体加固

明挖基坑上跨珠机城轨，为减小基坑开挖卸载造成隧道变形上浮，对基底及隧道两侧土体进行ϕ1800@1450MJS桩加固，在隧道上方形成一个门式加固体。加固深度为隧道两侧2m范围内加固至隧道顶部以上0.5m，隧道两侧2m范围外加固至隧道底部。

2.2.2试桩

MJS桩施工前应进行试验，以获取相应的参数，为后期大面积施工MJS桩提供可靠的工艺参数。

2.2.3施工流程

MJS施工流程如图1所示。

图1 MJS施工流程

2.2.4施工步骤

1）为保证MJS施工质量，需预先引孔，采用具备导向功能的钻机，引孔直径根据MJS桩径确定，保证成孔中心与桩位中心误差小于50mm，成孔深度穿透素土层及冲填土层1m，钻头中心与桩位中心偏差≤50mm；钻机水平，以确保桩孔垂直度＜1/150。

2）连接电源、数据线、各路管线、钻头和地内压力监测显示器连接，确认在钻头无荷载的情况下清零，管线连接确保密封，使管内没有空气。

3）检查设备运行情况，确保主机、高压泵、空压机、泥浆搅拌系统、MJS管理装置等都能正常工作，然后进行主机就位，机架放置平稳后开始校零。

4）钻杆下放，即在引孔内将钻杆下放至设计深度，如果杆下放困难，应打开削孔水正常削孔钻进。

5）对接钻杆和钻头。对接时认真检查密封圈情况，看是否缺失或损坏，地内压力是否显示正常。

6）重复步骤4）和步骤5），直到钻头到达预定深度。

7）钻头到达预定深度后开始校零，使动力头0刻度、喷嘴、钻杆上白线处于同一条直线，然后设定各工艺参数，包括摇摆角度、引拔速度、回转数等。设定好之后开始改良。

8）定位置喷射先开倒吸水流和倒吸空气，在确认排浆正常时打开排泥阀门，开启高压水泥泵和主空气空压机。首先用水向上喷设50cm，压力为10MPa，然后把水切换成水泥浆，钻杆重新下放到位后开始向上喷射改良。

9）高压水泥泵开启时，压力不可太高，应逐步增压，直到达到指定压力。达到指定压力并确认地内压力正常后，才可开始提升。水切换成水泥浆时，压力会自动上升，压力有突变时方可调节压力。

10）施工时密切监测地内压力。压力不正常时，必须及时调整排浆阀大小，控制地内压力在安全范围以内。

11）在提升一根钻杆后，拆卸钻杆。需把水泥浆切换成水后方可拆卸，当水泥浆泵压力有下调趋势时，说明水流已经到达喷嘴位置，此时关闭水泥浆泵、主空气、倒吸空气和倒吸水流。

12）在拆卸钻杆的过程中，认真检查密封圈和数据线，看是否损坏，地内压力显示是否正常，如有问题应及时排除方可继续喷浆。拆卸钻杆后，需及时对钻杆进行冲洗及保养。

3.2.5施工质量要求

（1）成桩质量要求：孔径≥设计桩径，有效桩长≥设计长度，桩位平面偏差≤50mm，垂直度偏差≤0.5%，不出现断层。

2）水泥要经检验合格后方可入场，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

3）浆液配制必须严格按照配比均匀上料，充分搅拌，并经过滤网输入浆管，以防堵塞喷嘴。应经常检查测定浆液密度，设专人观察气、浆压力和流量，并做好记录。

4）严禁在尚未喷浆的情况下提升钻杆。储浆罐的浆液应有一定富余，储浆量不足时，不得进行下一根桩的作业。

5）加固的土体应有很好的均质性、自立性，加固体28d无侧限抗压强度不小于1.0MPa。

3基坑支护及开挖

3.1基坑支护

上跨段基坑开挖深度为7.82～10.12m，为确保施工安全，基坑支护采取第一道为钢筋混凝土支撑，二、三道支撑为钢支撑形式。施工一期主体结构时，保留对撑，拆除斜撑时，更换成对撑，待一、二期结构顶板施工完成并进行土方回填后，再进行内部对撑拆除。

3.2基坑开挖

本工程基坑属超宽基坑，横跨珠机城轨隧道左、右线，为减小施工中隧道的上浮变形，基坑中间平行于隧道方向设一道中隔墙，将大基坑分为两个独立的小基坑。围护结构及基底加固后，一期基坑先施工，二期基坑再施工。

单个基坑施工中，基坑开挖须考虑时空效应，分段、分区、分层、对称进行，不得超挖，开挖中及时进行内支撑架设。每层厚度低于2m，离基坑顶边线10m以内严禁堆载。开挖至基底处最后一层土时，运用“化整为零”理念，减小单次卸载大小及范围，将基坑纵向分为7个小的单元，每个单元长度约5m，跳仓开挖（图2），开挖完成后及时封闭基底。

图2跳仓开挖

结束语：

总之，应用MJS工法对上跨段基坑内及围护结构外侧土体加固，围护结构采用长短灌注桩形式，在超宽基坑中间设中隔墙，将其分成两个独立的基坑，将每个独立的基坑分成多个“小基坑”的“化整为零”开挖方法，同时辅以对影响范围的隧道管片进行接缝回填环氧树脂、增设临时钢支撑、预堆载等隧道洞内加固措施，施工过程中加强监测，以信息化指导施工。

参考文献：

[1]张滔.长距离上跨轨道交通区间隧道深基坑的微扰动施工技术[J].地下工程与隧道，2017（1）：26-29.

[2]薛清涛.MJS工法在上跨既有隧道基坑工程中的应用[J].居业，2020（8）：109-112.